锂离子电池、烘干装置及烘干方法与流程

1.本技术涉及电池领域，具体而言，涉及一种锂离子电池、烘干装置及烘干方法。


背景技术：

2.锂离子技术已经成为日常生活中不可或缺的一部分。现在很多设备都是由锂离子电池供电的，例如手机、笔记本电脑、电动车辆等。
3.在锂离子电池加工过程中，需要严格控制电池内部的水分含量，若水分含量超标会导致产品报废、品质下降，甚至产品爆炸，因此在锂电的多个生产工序中分别要对正负极片和电池进行多次真空烘烤，以尽可能去除其中的水分。按照常规烘烤流程，电池需要先充分预热，再进行干燥然后循环冷却，整个流程根据不同型号需要几小时-几十个小时不等，烘烤效率极低。


技术实现要素：

4.本技术提供一种锂离子电池、烘干装置及烘干方法，缩短了烘干时间。
5.具体地，本技术是通过如下技术方案实现的：
6.本技术的一方面，提供了一种锂离子电池，包括：
7.电芯；
8.电池外壳，所述电池外壳的内部形成有收容腔，所述电芯收容于所述收容腔内；所述电池外壳还形成有用于烘干电芯的进气孔和出气孔，在烘干状态下，所述进气孔、所述收容腔和所述出气孔三者相连通，所述进气孔用于向所述收容腔内通入烘干气体，所述出气孔用于排出烘干过程中产生的气体。
9.可选的，所述锂离子电池还包括设置在所述收容腔内的隔板，所述隔板的一侧为进气区，所述隔板的另一侧为出气区，所述隔板还与所述电池外壳之间留有间隙，所述进气区与所述进气孔连通，所述出气区与所述出气孔连通，所述进气区通过所述间隙与所述出气区连通。
10.可选的，所述隔板沿所述电芯的高度方向延伸，所述进气区、所述间隙以及所述出气区依次连通，形成u形结构的烘干通道。
11.可选的，所述进气孔和所述出气孔位于所述电池外壳的同一表面。
12.可选的，所述电池外壳包括顶端设有开口的壳体和密封所述开口的盖板，所述进气孔与所述出气孔设于所述盖板，所述进气孔和所述出气孔可在烘干后用作向所述收容腔内注入电解液的注液孔。
13.可选的，所述隔板包括设于所述盖板的下表面的第一隔板和设于所述壳体的内表面的第二隔板，所述第一隔板隔开所述进气孔与所述出气孔，所述第一隔板的底端与所述第二隔板的顶端接合，所述第二隔板还在所述电芯的厚度方向上与所述电芯抵靠，所述第二隔板与所述电池外壳之间留有所述间隙。
14.可选的，所述盖板为条形盖板，所述进气孔与所述出气孔分设在所述盖板的长度
方向的两端；和/或
15.所述第一隔板的材料为塑料，和/或
16.所述壳体、盖板、第二隔板至少一者的材料为铝合金。
17.可选的，所述电芯为卷绕电芯，所述卷绕电芯在第一转角处形成为第一圆角，所述第一圆角与所述电池外壳之间留有第一空隙，所述进气孔正对所述第一空隙；和/或，所述卷绕电芯在第二转角处形成为第二圆角，所述第二圆角与所述电池外壳之间留有第二空隙，所述出气孔正对所述第二空隙。
18.可选的，所述卷绕电芯包括第一卷绕电芯和第二卷绕电芯，所述第一卷绕电芯和所述第二卷绕电芯沿厚度方向堆叠，在堆叠位置且在垂直于堆叠方向上的一端形成有所述第一空隙，在堆叠位置且在垂直于堆叠方向的另一端形成有所述第二空隙，所述第一空隙由所述第一卷绕电芯、所述第二卷绕电芯以及所述电池外壳三者共同围成，所述第二空隙由所述第一卷绕电芯、所述第二卷绕电芯以及所述电池外壳三者共同围成。
19.本技术的另一方面，提供了一种烘干装置，用于对上述的锂离子电池进行烘干，包括：
20.烘干组件，用于产生烘干气体，所述烘干组件包括加热腔以及与所述加热腔连通的气体输出端和气体回收端，所述气体输出端用于与进气孔密封连通，用于向所述收容腔内通入烘干气体，所述气体回收端用于与出气孔密封连通，用于回收从所述出气孔排出的气体。
21.可选的，所述气体输出端包括用于插装于所述进气孔内的枪头，所述枪头设有多个朝向不同的通气口。
22.可选的，多个所述通气口被设置在所述枪头上且不与电芯正对的表面。
23.可选的，所述烘干装置包括气液分离装置，所述气液分离装置与所述气体回收端连接，所述气液分离装置用于分离从所述出气孔排出的水和气体；和/或
24.所述烘干装置包括粉尘过滤装置，所述粉尘过滤装置与所述气体回收端连接，所述粉尘过滤装置用于过滤从所述出气孔排出的的粉尘；和/或
25.所述烘干装置包括气泵，所述气泵位于所述加热腔，所述气泵用于将所述加热腔内烘干气体输送至所述气体输出端；和/或
26.所述烘干装置包括抽气装置，所述抽气装置与所述气体回收端连接，所述抽气装置用于将气体从出气孔抽出。
27.可选的，还包括
28.冷却组件，用于产生冷却气体，所述冷却组件包括冷却腔以及与所述冷却腔连通的冷气输出端和冷气回收端，所述冷气输出端用于与所述进气孔密封连通，所述冷气回收端用于与所述出气孔密封连通。
29.本技术的另一方面，提供了一种锂离子电池的烘干方法，包括：
30.烘干步骤：通过开设在电池外壳上的进气孔向电池外壳的内部通入烘干气体，通过开设在电池外壳上的出气孔排气，循环进气和排气，对收容于电池外壳内的电芯进行烘干。
31.可选的，在所述烘干步骤中，引导烘干气体在所述电池外壳内从顶部流向底部、再从底部返回顶部。
32.可选的，在所述烘干步骤中，引导烘干气体在所述电池外壳内以u字形路径流动。
33.可选的，在所述烘干步骤中，通过插装在进气孔内的枪头上的多个朝向不同的通气口向电池外壳的内部通入烘干气体。
34.可选的，在所述烘干步骤中，通入电池外壳的烘干气体的流向不正对电芯。
35.可选的，所述烘干方法还包括：
36.在第一时段内，将第一温度阈值的烘干气体通入收容腔内，在第一时段之后的第二时段内，将第二温度阈值的烘干气体通入收容腔内，所述第二温度阈值大于所述第一温度阈值。
37.可选的，所述烘干方法还包括设置在烘干步骤之后的冷却步骤：通过开设在电池外壳上的进气孔向收容腔内通入冷却气体，通过开设在电池外壳上的出气孔排气，循环进气和排气，对收容于收容腔的电芯进行冷却。
38.可选的，所述烘干气体和/或所述冷却气体为惰性气体。
39.可选的，所述惰性气体为氮气，所述氮气压力为0.1-0.7mpa，纯度大于97.9％，氮气含水量＜30ppm；
40.所述烘干气体的温度范围为70-130℃，和/或所述冷却气体的温度范围为0-65℃。
41.本技术提供的一种锂离子电池、烘干装置及烘干方法，通过进气孔和出气孔，直接对电芯进行烘干，烘干气体的热量能够直接传递到电芯，无需间接传导。使烘干状态下，电芯受热均匀，除水更彻底。热量直接作用于电芯的烘干，减少了热量经过电池外壳200再传递到电芯100过程中热量的损失，缩短了锂离子电池烘干所需的时间，烘干效率更高
附图说明
42.图1是本技术一示例性实施例示出的锂离子电池和烘干装置示意图；
43.图2是本技术一示例性实施例示出的电池外壳内部示意图；
44.图3是本技术一示例性实施例示出的第二隔板放大图；
45.图4是本技术一示例性实施例示出的枪头放大示意图；
46.图5是本技术一示例性实施例示出的盖板内部结构示意图；
47.图6是本技术一示例性实施例示出的盖板外观结构示意图；
48.图7是本技术一示例性实施例烘干方法与不同烘干方法升温速度对比图；
49.图8是本技术一示例性实施例烘干方法与不同烘干方法效率对比图；
50.图9是本技术一示例性实施例相同烘烤时间(1h),不同含水量电池注液激活后的厚度数据对比图；
51.图10是本技术一示例性实施例相同烘烤时间(1h),不同含水量电池注液激活后的内阻数据对比图；
52.图11是本技术一示例性实施例相同烘烤时间(1h),不同含水量电池注液激活后的容量保持率对比图。
具体实施方式
53.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例
中所描述的实施方式并不代表与本技术相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与本技术的一些方面相一致的装置和方法的例子。
54.在本技术使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本技术。除非另作定义，本技术使用的技术术语或者科学术语应当为本技术所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本技术中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个，若仅指代“一个”时会再单独说明。“多个”或者“若干”表示两个及两个以上。除非另行指出，“前部”、“后部”、“下部”和/或“上部”、“顶部”、“底部”等类似词语只是为了便于说明，而并非限于一个位置或者一种空间定向。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而且可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。
55.目前锂离子电池的制备工艺是，第一步，电极浆料制备，主要是将电极活性材料、粘结剂、溶剂等混合在一起，充分搅拌分散后，形成浆料；第二步，涂布，将第一步制备的浆料以指定厚度均匀涂布到集流体(铝箔或铜箔等)上，并烘干溶剂；第三步，极片冲切，将上一步制作出来的极片冲切成指定的尺寸形状；第四步，叠片，将阴阳极片、隔膜装配到一起，完成贴胶后，形成极芯；第五步，电池组装，将上一步生产的极芯装入壳体内，并完成顶封、侧封等(还要留个口注液)，形成未注液的电池；第六步，注液，将指定量的电解液注入电芯内部；第七步，电池密封，在真空环境中将电芯内部的气体抽出并完成密封。
56.而锂离子的制备工艺中需要在第五步电池组装后，第六步电池注液前，对锂离子电池进行烘烤，来控制锂离子电池的含水量。各锂电厂家采用真空烘烤设备来控制含水量，将电池送入箱体后处于负压状态下，通过发热管或发热模块发热，利用热辐射、热对流、热传导的方式将热量传导至电池内部进行烘烤，使电池中的水分在高温低压环境下快速蒸发，从而达到干燥的目的。真空烘烤设备可以是真空烤箱或真空隧道炉。
57.烘烤方式分为接触式和非接触式烘烤，非接触式烘烤：即传统常规的热风循环方式，靠热辐射或热对流对电池进行烘烤，升温速度从常温至100℃需50-60min，烘烤工艺时间约36-38小时，温度均匀性≤
±
6℃，同时单体烤箱炉门需要经常打开取放夹具电池，所以整个烘烤车间控温控湿成本高。
58.接触式烘烤：箱体内设有接触加热导电机构，电池分別放入烤箱烘烤夹具内进行加热，采用三面接触加热方式，温度均匀性≤
±
2℃，升温速度从常温至100℃只需30-40min，烘烤工艺时间约6-8小时，但烘烤夹具造价非常高，电池兼容范围小、维护复杂，炉门同样需要经常打开，环境管控成本高。
59.烘烤方式还可以分为真空烤箱非接触式和接触式烘烤、真空隧道炉非接触式烘烤。真空烤箱非接触式和接触式烘烤流程包括：首先电池上料，也就是将电池放入烤箱内，然后对烤箱内部抽真空预热，再进行烘烤，之后通入氮气冷却，将电池下料，完成烘烤。本方式均采用单节烤箱烘烤，烤箱分三或四层，烘烤过程均在一个烤箱内完成。
60.真空隧道炉非接触式烘烤：同样靠热辐射或热对流对电池进行烘烤，温度均匀性≤
±
5℃。升温速度从常温至100℃需60-75min，电池先充分预热，在高真空烘烤干燥(分4
级)，然后冷却降温，其中预热耗时175min、烘烤350min、冷却105min，烘烤工艺时间约9-11h；主要缺点为设备占地面积大、造价高、烘烤能耗高、温度均匀性差。
61.根据目前的方案可以可知，按照常规烘烤流程电池需要先充分预热再真空干燥然后循环冷却。随着锂离子电池的能量密度不断提升，电池极片敷料区变厚，压实密度增大，导致除水难度更大。烘烤方式无论采用接触或非接触式，其热量都需要通过电池外壳传导至电池内部从而达到烘烤目的。因此为了达到烘烤后的水分要求，往往只能延长烘烤时间，整个流程根据锂离子电池的不同型号需要几小时-几十个小时不等。所以存在除水效率低，设备能耗高，而单块动力电池通常由双极芯或多极芯组合而成，因此通过壳体传热到极芯的方式，极芯内外存在受热不均匀现象，会导致电池除水不彻底、干燥不充分。
62.基于上述事实，本技术提出了一种锂离子电池，请参考图1至图6，本技术的锂离子电池包括电芯100、电池外壳200。电芯100可以是卷绕电芯和/或叠片电芯。电池外壳200的内部形成有收容腔300，电芯100收容在收容腔300内，电池外壳200还形成有用于烘干电芯100的进气孔211和出气孔212。进气孔211、收容腔300和出气孔212三者相连通，气体可以在三者之间流通。在烘干状态下，进气孔211用于向收容腔300内通入烘干气体，烘干气体可以是高温干燥的气体。收容腔300内部收容有电芯100，电芯100在制备过程中会带有水分，烘干气体可以和电芯100直接接触，高温的烘干气体可以对电芯中的水分进行烘烤蒸发，干燥的烘干气体对水分进行吸收，将电芯100中的水分带走。
63.出气孔212用于排出烘干过程中产生的气体，就是烘干气体对电芯100中的水分进行蒸发和吸收后形成的带有水分的气体，带有电芯100水分的气体从出气孔212排出，从而实现将电芯100中的水分从电池外壳200中排出。通过不断的利用进气孔211通入烘干气体和使用出气孔212排出带有水分的气体，可以实现对电池外壳内部电芯水分的控制。
64.本技术的锂离子电池在电池外壳200上开设有进气孔211和出气孔212，能够直接对电池外壳200内部的电芯100进行烘干，热量能够直接传递到电芯100，无需间接传导。烘干状态下，电芯100受热均匀，除水更彻底。热量直接作用于电芯100的烘干，减少了热量经过电池外壳200再传递到电芯100过程中热量的损失，缩短了锂离子电池烘干所需的时间，烘烤效率更高。
65.在一个实施例中，锂离子电池还包括设置在收容腔300内的隔板400，隔板400的一侧为进气区，进气区与进气孔211连通，隔板400的另一侧为出气区，出气区与出气孔212连通，隔板400还与电池外壳200之间留有间隙，进气区通过间隙与出气区连通。隔板400与电池外壳200之间的间隙的具体位置不限。例如，可以在隔板400的底端与电池外壳200的底端之间留有间隙。由于隔板400的存在，当烘干气体从进气孔211进入收容腔300内后，首先进入被隔板400隔出的进气区，烘干气体在经过进气区的同时烘干电芯100，然后再沿着隔板400隔出的出气区流通，烘干气体在经过出气区的同时对电芯100进行烘干，最后通过出气孔212排出气体。
66.对于没有隔板400的锂离子电池，从进气孔211通入的烘干气体可能会直接从出气孔212排出，烘干气体在收容腔内的烘干路径可能只是从进气孔211到出气孔212的距离。而本实施例中由于增加了隔板400的设置，分出了进气区和出气区，使烘干气体经预设的流动路径流过进气区和出气区，烘干电芯100的烘干路径延长了，接触时间也相应变长，烘干气体能够更充分的与电芯100接触，使电芯100的烘干效果更好。隔板400的形状不限，可以是
呈弯曲状的隔板，还可以是平面隔板。
67.在一个实施例中，隔板400沿电芯100的高度方向y延伸，为平板结构，收容腔300被隔板400隔成进气区和出气区，进气区、间隙以及出气区依次连通，形成u形结构的烘干通道。这里所说的间隙设置在隔板400底端与电芯外壳200之间。如图1所示的第一箭头1、第二箭头2、第三箭头3的指向为u形的流通通道的延伸方向。u形通道在一定程度上延长了烘干气体的流通路径，但又不会由于烘干通道设置的过长导致烘干气体流通过慢而浪费时间，因此，u形通道既能够实现烘干充分，又可以节省烘干时间，并且结构简单，适合推广使用。
68.在一个实施例中，隔板400可以设置在收容腔300的内壁上，在电芯100的厚度方向z上，利用隔板400将电芯100抵靠在电池外壳200上。在设有多个电芯100的实施例中，隔板400可以在厚度方向上设置在电芯100与电芯100之间，这样，烘干气体可以在电芯100之间的空隙内流通，能够增大烘干气体和电芯100之间的接触面积，使烘干更充分。当然，也可以是多个电芯100叠置，隔板400设置在多个电芯100的厚度方向的两边，如此使多个电芯100在厚度方向z上抵靠在一起。
69.在一个实施例中，进气孔211和出气孔212位于电池外壳200的同一表面，如此便于加工，还可以方便与烘干装置的配接。例如，当进气孔211和出气孔212位于不同的表面时，例如位于相对的表面，进气的管道和出气的管道也需要相对的设计，这样烘干装置所占空间大。如果位于相邻的表面，隔板400需要根据进气孔和出气孔的具体位置设计，并且需要保证烘干气体能够通入到电池外壳200内的每一个角落，对于设计的要求较高。
70.在一个实施例中，请参考图1，电池外壳200包括顶端设有开口的壳体220和密封壳体开口的盖板210，所述进气孔211和所述出气孔212设于盖板210，进气孔211和出气孔212可以在烘干后用于向收容腔300内注入电解液的电解液孔，如此实现了一孔多用。另外，进气孔211和出气孔212均为注液孔，相比于传统的利用一个注液孔注入电解液，两个注液孔可以提高注液效率。并且，两个注液孔都设计在位于顶端的盖板210上，注入的电解液从底端到顶端注满，设于顶端的注液孔能够防止注液过程中电解液的泄露。
71.在一个实施例中，如图1至图3，隔板400包括设于盖板210下表面的第一隔板410，和设置在壳体内表面的第二隔板420。第一隔板410隔开进气孔211和出气孔212，第一隔板410的底端与第二隔板420的顶端接合，在收容腔300内隔成进气区和出气区，第二隔板420与电池外壳200的底壁之间留有间隙。第二隔板420还在电芯100的厚度方向z上与电芯100抵靠。在一个实施例中，第二隔板420可以包括两块，分别位于电芯100在厚度方向z上的两端并分别与电池外壳200抵靠，将电芯100夹持固定，结构更稳固。第二隔板420可以是从壳体220的两个相对的内表面伸出。电芯100可以是一个或多个，多个电芯100在厚度方向上堆叠。另外，第二隔板420还可以起到加强壳体220和盖板210的作用。
72.在一个实施例中，盖板210为条形盖板，进气孔211与出气孔212分别设置在盖板210长度方向的两端。由于条形的盖板210长度方向最长，并且进气孔211和出气孔212设计在长度方向的两端，进气孔211和出气孔212之间会有较大的空间，一方面，方便利用第一隔板410隔开进气孔211和出气孔212，使烘干装置在进气孔211和出气孔212之间具有更多的设计空间。烘干装置和烘干管道能够减少拥挤和互相影响。第一隔板410的材料为塑料，例如可以是聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯等。壳体220、盖板210、第二隔板420至少一者的材料为铝合金，例如可以是型号为al 3003-h14的铝合金等。铝合金质量轻且结构强，能够实现锂
离子电池的轻质化和结构加强。
73.在一其他实施例中，电芯100为卷绕电芯，卷绕电芯在第一转角处形成第一圆角110，第一圆角110与电池外壳200之间留有第一空隙111，进气孔211正对第一空隙111，进气孔211和第一空隙111正对。烘干气体从进气孔211直接进入第一空隙111，在通过第一空隙111的过程中烘干电芯100。烘干气体需要在间隙之间流通，才能实现对电芯100进行烘干。本实施例中，通过第一圆角110形成第一空隙111，即，利用电芯100自身的结构形成了烘干用的间隙，结构更加巧妙。此外，电芯100的其他部位可以和电池外壳200紧密的组装在一起，电芯100和电池外壳200之间相互支撑，无需再预留间隙，使得锂离子电池整体结构更加小巧和紧凑。电芯100还可以在第二转角处形成第二圆角120，第二圆角120与电池外壳200之间留有第二空隙121，出气孔212正对第一空隙111，烘干后形成的气体从第二空隙121排出。与第一圆角110同理，第二空隙121通过第二圆角120形成，无需再单独设置间隙。在电芯100的数量为一个的实施例中，第一圆角110为电芯100与电池外壳200两者共同围成，第二圆角120为电芯100与电池外壳200两者共同围成。
74.在一其他实施例中，电芯100为多个卷绕电芯，至少包括第一卷绕电芯101和第二卷绕电芯102，第一卷绕电芯101和第二卷绕电芯102沿厚度方向z堆叠，在堆叠位置并且在垂直于堆叠方向上的一端形成有第一空隙111，在堆叠位置且垂直于堆叠方向的另一端形成有第二空隙121，第一空隙111由第一卷绕电芯101、第二卷绕电芯102以及电池外壳200三者共同围成。一方面，进气孔211位于第一空隙111处，第一空隙111位于第一卷绕电芯101和第二卷绕电芯102之间，能够使烘干气体更加均匀将热量传递给第一卷绕电芯101和第二卷绕电芯102，使第一卷绕电芯101和第二卷绕电芯102受热均匀，烘干效果更好。同样的，在垂直于堆叠方向的另一端，第二空隙121由第一卷绕电芯101、第二卷绕电芯102以及电池外壳200三者共同围成。另一方面，出气孔212正对第二空隙121，烘干气体从第二空隙121处通过时，也可以同时对第一卷绕电芯101和第二卷绕电芯102进行烘干，使第一卷绕电芯101和第二卷绕电芯102受热均匀，烘干效果更好，可以达到温差≤
±
0.1℃。
75.目前的烘烤装置，烘烤时烤箱内部需持续保持高温负压状态，真空泵、加温系统、供氮系统等需要同时配合工作，设备需要耗费大量的电能、氮气，作用整个箱体，而实际作用在电池上的热能占比确很小，整线设备功率在350-400kw左右，可以是350kw、360kw、390kw等，同时烘烤时所产生的热量无法回收再利用，造成资源浪费。
76.对于真空隧道炉非接触式烘烤，一般分为预热段、烘烤段、冷却段，且每段又分为多节，各段之间为了使压力平衡还设有过渡箱体，整个设备体积庞大，在烘烤过程中还要保证全程无泄漏，需要多个高精度的真空泵、大量的加温模块提供支持。
77.本技术的另一方面，请参考图1，提供了一种烘干装置，烘干装置用于上述锂离子电池的烘干。烘干装置包括烘干组件500，烘干组件500用于产生烘干气体，烘干组件500包括加热腔，加热腔能够对气体进行加热，例如可以是，加热腔内包括电热管或电热丝等，能够对通过的气体进行加热。加热腔连通气体输出端510和气体回收端520，气体输出端510用于向收容腔300内通入烘干气体，气体输出端510用于锂离子电池的进气孔211密封连通，将烘干气体通入锂离子电池的电池外壳200内部，对电芯100进行烘干。气体回收端520用于与出气孔212密封连通，并且气体回收端520用于回收从出气孔212排出的气体。烘干形成的气体通过出气孔212从电池外壳200内排出后，经过气体回收端进入加热腔，烘干形成的气体
能够通过加热腔加热，加热腔可以调节温度。之后再通过气体输出端510进入电池外壳200内部，再对电芯100进行烘烤，能够实现气体的循环利用，以及热能的回收利用。气体回收端520与出气孔212密封连接同理，再此不做赘述。
78.实际上可以通过补风管501，将常温的气体通入烘干组件500的加热腔内，通过加热腔的加热，产生烘干气体。烘干气体通过气体输出端510，气体输出端510可以是进风的管道，进风的管道一部分伸入进气孔211内。进风管道的直径与进气孔211的孔径向配合，使进风管道堵住进气孔211，与进气孔211密封连通。孔径是2.8-4.2mm，可以是2.8mm、3.0mm、3.5mm、4.0mm等。
79.目前的烘烤方式，烘烤时烤箱内部小车车轮需要结合导轨进行传送，进入到不同区域，相互摩擦中会产生金属粉尘，在氮气运风循环时，由小车带入的非金属粉尘和内部金属粉尘会扬起，可通过注液孔进入电池内部，影响到电池性能一致性、安全性和可靠性。本实施例的方案，进气孔211和出气孔212密封，避免除了烘干气体外的物质进入电池外壳200内，尤其是金属粉尘。并且金属粉尘会使电芯100短路，从而带来着火的危险。
80.烘干气体对电芯100进行烘干后，会通过出气孔212，将烘干后降温了的气体通过气体回收端回收到加热腔内，通过加热腔再次对降温的气体进行升温，使之达到烘干温度，再通过气体输出端510进入电池外壳200内部。如此循环往复，不需要一直通过补风管501对内部气体进行补充，能够回收烘干后形成的气体。
81.对热量的回收，例如电池外壳200内部原始的温度是常温20℃，补风管501初始通入的气体温度也是常温20℃。需要通入80℃的烘干气体对电芯100进行烘干。加热腔将常温20℃的气体加热形成80℃的烘干气体。再经过电芯100后，烘干形成的气体会降温，但不会低于电池外壳200原始的温度，假设烘干后形成的气体为40℃。烘干后形成的气体回收到收容腔300，需要从40℃再加热到80℃。对于不进行回收的烘干装置，需要将连续将常温20℃的气体加热至80℃，而本技术回收的气体，只需将40℃的气体加热至80℃，实现对热量的回收。
82.烘烤装置是利用烘烤组件对锂离子电池进行烘烤，只需要和进气孔211和出气孔212连接。相比于目前的烘烤装置，都需要将整个电池放入烘烤装置内部，设备所占的空间很大。而申请不需要将电池放入烘烤装置内部，本技术的烘烤装置可以设计成占空间小的装置，减小了设备占地面积，降低设备制造成本，具有极大的市场应用价值和推广潜力。
83.补风管501还可以在循环烘烤的过程中，根据风量的需求进行补风，保证循环系统风量的稳定，风量根据锂离子电池不同型号需求，最大不超过300l/min，可以是100l/min、200l/min、250l/min等。
84.在一实施例中，请参考图1和图4，气体输出端510包括用于插装于进气孔的枪头511，枪头511设有多个朝向不同的通气口512，烘干气体从通气口512进入收容腔300内，通气口512的朝向不同，烘干气体向不同的方向吹入，可以分散烘干气体，使电芯100受热更均匀。
85.在一其他实施例中，通气口512被设置在枪头511上，并且通气口512设置在不与电芯100正对的表面。烘干气体直接正对吹到电芯100表面，电芯100长时间的受热处，会产生局部损坏。本技术采用通气口512不与电芯100正对的方案，可以避免电芯100的局部损坏。例如，设置在枪头511的侧面开口作为通气口512，底端不开口。侧面的开口可以两个在相对
或相邻的开口，也可以是四面开口，等多种方式来分散烘干气体。烘干气体会被分流先吹到壳体220内壁表面，再向下循环，保证电芯100的受热均匀。
86.在一实施例中，烘干装置包括气液分离装置521，气液分离装置521与气体回收端520连接，气液分离装置用于分离出气孔212排除的水和气体。也就是从出气孔212排出带有水汽的气体会通过气液分离装置再通过气体回收端520进入加热腔。烘干过程中产生的气体，带有从电芯100中蒸出或顺走的水分，通过气液分离装置521后，水分会被分离出来，进入气体回收端520的气体为干燥气体。可以在循环烘干中，不断的把电芯100中的水分去除，提高烘干效率。气液分离装置521例如可以是装有干燥剂的装置，烘烤蒸发的水蒸气可通过干燥剂吸收。干燥剂的种类可以是分子筛，它除了吸附水气，它还可以吸附其它气体，在230℃以上的高温情况下，仍能很好的容纳水分子，不会由于烘干气体的温度过高而失去效果。
87.烘干装置还包括粉尘过滤装置522，粉尘过滤装置522与气体回收端520连接，粉尘过滤装置522用于过滤烘干从出气孔212排除的粉尘。粉尘可能来自前工序焊接产生的金属粉尘以及制作过程中产生的非金属粉尘，导致电池外壳200内部含有粉尘，烘干气体在电池外壳200内循环流通，可以将内部的粉尘扬起，随着烘干过程中产生的气体从出气孔212排出。经过粉尘过滤装置将气体中的粉尘分离去除。经过不断的循环，净化电池外壳200内部的粉尘，从而减少金属粉尘对电池性能的影响。粉尘过滤装置可以是，采用100-300的筛网目数的粉尘过滤器，进行过滤。粉尘过滤装置522和气液分离装置521的前后顺序本技术不做限定。
88.烘干装置还包括气泵，气泵位于加热腔，气泵用于将加热腔内的烘干气体输送至气体输出端510。能够将加热腔形成的烘干气体，输出到电池外壳200内部。能够控制烘干气体进入电池外壳200内部的风速，进而控制烘干过程所需的时间。
89.烘干装置还包括抽气装置523，抽气装置523与气体回收端520连接，抽气装置523用于气体从出气孔212抽出，抽气装置523能够为气体的循环提供动力。抽气装置523可以是真空泵，真空泵上装有压力计，循环过程中可以通过压力反馈来调整抽气速度。
90.在烘干组件对锂离子电池的烘干完成后，锂离子电池内部会处于高温的状态。在一实施例中，请参考图1，烘干装置还包括冷却组件，冷气组件在烘干完成后对锂离子电池内部进行冷却降温。冷却组件用于产生冷却气体，冷却组件包括冷却腔，冷却腔能使通过的气体降温。冷却组件还包括与冷却腔连通的冷气输出端和冷气回收端，冷气输出端用于与进气孔211密封连接，冷气回收端用于与出气孔212密封连接。可以实现对锂离子电池的冷却处理。在烘干完成后，会关闭烘干组件，然后通过冷气补风管601通入冷气，冷气经过进气孔211进入电池外壳200内部。冷气和烘干气体可以通过同一个管道与进气孔211连接，同样，对于枪头511的改进，在冷气通过枪头511进入电池外壳200内部时，同样适用。
91.冷气进入电池外壳200内部后，在锂离子电池内部给电芯100降温。电芯100降温后的产生的气体自身温度会升高，然后通过出气孔212、冷气回收端进入冷却腔。烘干后产生的气体和冷气后产生的气体可以通过同一给管道排出，然后再分别于热气回收端和冷气回收端连接。冷却腔会将冷却过程中产生的气体降温，然后再通过冷气输出端和进气孔211进入电池外壳200内部，继续对电芯100降温。形成循环的降温过程，能够实现对冷气的回收利用，以及能量的回收利用。冷气在锂离子电池内部的流通通道于烘干气体的流通通道类似，同样可以是u形的循环。冷却腔可以是冷干机等制冷装置的冷却腔，冷干机中内置温度计，
可以探测到气体的温度。
92.上述组件之间可以通过管道连通，管道是适用于风的通道，材质为304不锈钢。烘烤装置可以同时对应多组锂离子电池进行烘干，将烘干组件或冷却组件利用多个通风管道，同时与多组电池的进气孔211和出气孔212俩连通实现。
93.本技术的另一方面，还提出了一种锂离子电池的烘干方法，包括烘干步骤：通过开设在电池外壳上的进气孔211向电池外壳200内部通入烘干气体，再通过开设在电池外壳200上的出气孔212排气，循环进气和排气，对收容于电池外壳内的电芯100进行烘干。烘干气体直接与电芯100接触烘干，相比于间接的热量传递，本技术的烘干方法可以大大缩短烘干过程所需时间。循环烘干的方法，可以实现气体和热量的回收利用。烘干方法是利用上述的烘干装置对上述锂离子电池进行烘干的方法。
94.在一实施例中，在烘干步骤中，引导烘干气体在电池外壳200内，从顶部流向底部、再从底部返回顶部的方式流动。能够延长烘干气体的流通路径，使烘干更充分。具体的可以是利用隔板400将烘干气体的流通通道隔开。之前有详细的记载，在此不做赘述。
95.在一实施例中，在烘干步骤中，引导烘干气体在电池外壳200内部以u字形路径流动。可以利用第一隔板410和第二隔板420实现，实现延长路径的同时，合理设计了烘干时间。
96.在一其他实施例中，烘干步骤会通过插装在进气孔内的枪头511上的多个朝向不同的通气口，向电池外壳200的内部通入烘干气体。如此可以分散的将烘干气体通入，增加进风通道的数量，风力更加分散，使得电芯100受热更均匀，烘干的效果更好。
97.在烘干步骤中，通入电池外壳200内部的烘干气体的流向不正对电芯100。如此可以避免长期对电芯100局部吹烘干气体，造成的电芯100的损坏。可以利用侧面开口，底部不开口的枪头511实现。
98.在一实施例中，烘干方法还包括，在第一时段内，将第一温度阈值的烘干气体通入收容腔300内，在第一时段后的第二时段内，将第二温度阈值的烘干气体通入收容腔300内，并且，第二温度阈值大于第一温度阈值。如此可以通过阶梯式的加温对电芯100进行加热烘干，避免温差过大，造成电芯100的损坏。例如通过plc程序自动控制加温过程，第一温度阈值和第二温度阈值的烘干气体，可以通过加热腔直接产出。比如在一个小时内，将70℃的烘干气体通入收容腔300内，一个小时后，再将80℃的烘干气体通入收容腔300内。不断的进行阶梯式加热烘干。收容腔300内的温度可以通过温度传感器检测温度。
99.在一其他实施例中，烘干方法还包括设置在烘干步骤之后的冷却步骤，通过开设在电池外壳200上的进气孔211向收容腔300通入冷却气体，再通过开设在电池外壳200上的出气孔排气，循环的进气和排气，对收容于收容腔300内的电芯100进行冷却。可以通过冷干机产生冷却气体通入电池外壳200内部。通过冷却气体直接和电芯100接触冷却，实现了快速降温的效果。冷却步骤也可以实现采用阶梯式的冷却过程，例如在一个时间段内通入第三温度阈值的冷却气体，然后，在一时段内，通入第四温度阈值的冷却气体，第四温度阈值的冷却气体温度小于第三温度阈值的冷却气体。避免温度变化过快，造成对电芯100的损坏。在烘干完成后，烘干装置与进气孔211和出气孔212分离。
100.在一实施例中，烘干气体和或冷却气体为惰性气体，例如可以是氮气、氦气等。惰性气体不与电芯100内发生反应，可以排除化学反应对电芯100的破坏。
101.在一其他实施例中，惰性气体为氮气，氮气的价格低，化学性能稳定。氮气压力为0.1-0.7mpa，可以是0.1mpa、0.3mpa、0.6mpa、0.7mpa等，纯度大于97.9％，可以是98.9％、99.9％、99.99％、99.999％等，氮气含水量＜30ppm，可以是25ppm、22ppm、20ppm等。烘干气体温度的范围可以是70-130℃，可以是70℃、80℃、90℃、110℃等。冷却气体的温度范围为0-65℃，可以是60℃、50℃、40℃、30℃等。所用氮气的温度为2-25℃，可以是2℃、15℃、22℃、25℃等，就是通过补风管501和冷气补风管601通入的初始氮气。
102.在本技术的一个实施例中，首先烘干装置与进气孔211和出气孔212对接密封，烘干组件(真空泵、热风枪、气液分离器)开启，烘干气体循环烘干，烘干结束后，关闭烘干组件(真空泵、热风枪、气液分离器)，然后启动冷干机，冷却气体循环降温，完成后烘干装置与进气孔211和出气孔212分离。升温速度从常温至100℃可在10min内完成，无论冷却气体或烘干气体无需传导可直接进入电池，以u字形在内部循环烘烤或冷却，内部电芯100受热均匀，除水彻底、亦可快速冷却降温，温度均匀性≤
±
0.1℃，烘干工艺时间可控制在1h内，并且可在1h内将水分烘干至标准范围内，且注液激活后电池厚度、内阻、容量均符合要求。大大缩短了烘干过程所需的时间。
103.以一款型号为54173200铁锂电池为例，要求烘烤后水分≤300ppm，注液激活后容量为215
±
2ah、内阻0.5
±
0.1mω、厚度在54
±
1mm范围内，与传统烘烤方式做进一步对比及说明。图7至图11可以看出本技术的烘干方法相比有现有的有更快的升温速度、能够在更短的时间内实现更好的烘干效果，具有更好的烘干效率，注液激活后具有更薄的厚度、更低的内阻、更高的容量保持率。综上数据可知，本技术不仅缩短了电池的烘干时间，还使电池拥有更好的性能。
104.以上所述仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术保护的范围之内。

技术特征：
1.一种锂离子电池，其特征在于，包括：电芯；电池外壳，所述电池外壳的内部形成有收容腔，所述电芯收容于所述收容腔内；所述电池外壳还形成有用于烘干电芯的进气孔和出气孔，在烘干状态下，所述进气孔、所述收容腔和所述出气孔三者相连通，所述进气孔用于向所述收容腔内通入烘干气体，所述出气孔用于排出烘干过程中产生的气体。2.如权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池还包括设置在所述收容腔内的隔板，所述隔板的一侧为进气区，所述隔板的另一侧为出气区，所述隔板还与所述电池外壳之间留有间隙，所述进气区与所述进气孔连通，所述出气区与所述出气孔连通，所述进气区通过所述间隙与所述出气区连通。3.如权利要求2所述的锂离子电池，其特征在于，所述隔板沿所述电芯的高度方向延伸，所述进气区、所述间隙以及所述出气区依次连通，形成u形结构的烘干通道。4.如权利要求2所述的锂离子电池，其特征在于，所述进气孔和所述出气孔位于所述电池外壳的同一表面。5.如权利要求4所述的锂离子电池，其特征在于，所述电池外壳包括顶端设有开口的壳体和密封所述开口的盖板，所述进气孔与所述出气孔设于所述盖板，所述进气孔和所述出气孔可在烘干后用作向所述收容腔内注入电解液的注液孔。6.如权利要求5所述的锂离子电池，其特征在于，所述隔板包括设于所述盖板的下表面的第一隔板和设于所述壳体的内表面的第二隔板，所述第一隔板隔开所述进气孔与所述出气孔，所述第一隔板的底端与所述第二隔板的顶端接合，所述第二隔板还在所述电芯的厚度方向上与所述电芯抵靠，所述第二隔板与所述电池外壳之间留有所述间隙。7.如权利要求6所述的锂离子电池，其特征在于，所述盖板为条形盖板，所述进气孔与所述出气孔分设在所述盖板的长度方向的两端；和/或所述第一隔板的材料为塑料，和/或所述壳体、盖板、第二隔板至少一者的材料为铝合金。8.如权利要求1至7任一项所述的锂离子电池，其特征在于，所述电芯为卷绕电芯，所述卷绕电芯在第一转角处形成为第一圆角，所述第一圆角与所述电池外壳之间留有第一空隙，所述进气孔正对所述第一空隙；和/或，所述卷绕电芯在第二转角处形成为第二圆角，所述第二圆角与所述电池外壳之间留有第二空隙，所述出气孔正对所述第二空隙。9.如权利要求8所述的锂离子电池，其特征在于，所述卷绕电芯包括第一卷绕电芯和第二卷绕电芯，所述第一卷绕电芯和所述第二卷绕电芯沿厚度方向堆叠，在堆叠位置且在垂直于堆叠方向上的一端形成有所述第一空隙，在堆叠位置且在垂直于堆叠方向的另一端形成有所述第二空隙，所述第一空隙由所述第一卷绕电芯、所述第二卷绕电芯以及所述电池外壳三者共同围成，所述第二空隙由所述第一卷绕电芯、所述第二卷绕电芯以及所述电池外壳三者共同围成。10.一种烘干装置，其特征在于，用于对权利要求1至9任一项所述的锂离子电池进行烘干，包括：烘干组件，用于产生烘干气体，所述烘干组件包括加热腔以及与所述加热腔连通的气体输出端和气体回收端，所述气体输出端用于与进气孔密封连通，用于向所述收容腔内通
入烘干气体，所述气体回收端用于与出气孔密封连通，用于回收从所述出气孔排出的气体。11.如权利要求10所述的烘干装置，其特征在于，所述气体输出端包括用于插装于所述进气孔内的枪头，所述枪头设有多个朝向不同的通气口。12.如权利要求11所述的烘干装置，其特征在于，多个所述通气口被设置在所述枪头上且不与电芯正对的表面。13.如权利要求10所述的烘干装置，其特征在于，所述烘干装置包括气液分离装置，所述气液分离装置与所述气体回收端连接，所述气液分离装置用于分离从所述出气孔排出的水和气体；和/或所述烘干装置包括粉尘过滤装置，所述粉尘过滤装置与所述气体回收端连接，所述粉尘过滤装置用于过滤从所述出气孔排出的粉尘；和/或所述烘干装置包括气泵，所述气泵位于所述加热腔，所述气泵用于将所述加热腔内的烘干气体输送至所述气体输出端；和/或所述烘干装置包括抽气装置，所述抽气装置与所述气体回收端连接，所述抽气装置用于将气体从出气孔抽出。14.如权利要求10所述的烘干装置，其特征在于，还包括：冷却组件，用于产生冷却气体，所述冷却组件包括冷却腔以及与所述冷却腔连通的冷气输出端和冷气回收端，所述冷气输出端用于与所述进气孔密封连通，所述冷气回收端用于与所述出气孔密封连通。15.一种锂离子电池的烘干方法，其特征在于，包括：烘干步骤：通过开设在电池外壳上的进气孔向电池外壳的内部通入烘干气体，通过开设在电池外壳上的出气孔排气，循环进气和排气，对收容于电池外壳内的电芯进行烘干。16.如权利要求15所述的烘干方法，其特征在于，在所述烘干步骤中，引导烘干气体在所述电池外壳内从顶部流向底部、再从底部返回顶部。17.如权利要求15所述的烘干方法，其特征在于，在所述烘干步骤中，引导烘干气体在所述电池外壳内以u字形路径流动。18.如权利要求15所述的烘干方法，其特征在于，在所述烘干步骤中，通过插装在进气孔内的枪头上的多个朝向不同的通气口向电池外壳的内部通入烘干气体。19.如权利要求15所述的烘干方法，其特征在于，在所述烘干步骤中，通入电池外壳的烘干气体的流向不正对电芯。20.如权利要求15所述的烘干方法，其特征在于，所述烘干方法还包括：在第一时段内，将第一温度阈值的烘干气体通入收容腔内，在第一时段之后的第二时段内，将第二温度阈值的烘干气体通入收容腔内，所述第二温度阈值大于所述第一温度阈值。21.如权利要求15所述的烘干方法，其特征在于，所述烘干方法还包括设置在烘干步骤之后的冷却步骤：通过开设在电池外壳上的进气孔向收容腔内通入冷却气体，通过开设在电池外壳上的出气孔排气，循环进气和排气，对收容于收容腔的电芯进行冷却。22.如权利要求21所述的烘干方法，其特征在于，所述烘干气体和/或所述冷却气体为惰性气体。23.如权利要求22所述的烘干方法，其特征在于，所述惰性气体为氮气，所述氮气压力
为0.1-0.7mpa，纯度大于97.9％，氮气含水量＜30ppm；所述烘干气体的温度范围为70-130℃，和/或所述冷却气体的温度范围为0-65℃。

技术总结
本申请提供一种锂离子电池、烘干装置及烘干方法，锂离子电池包括电芯和电池外壳。所述电池外壳的内部形成有收容腔，所述电芯收容于所述收容腔内。所述电池外壳还形成有用于烘干电芯的进气孔和出气孔，在烘干状态下，所述进气孔、所述收容腔和所述出气孔三者相连通，所述进气孔用于向所述收容腔内通入烘干气体，所述出气孔用于排出烘干过程中产生的气体。该方案能够缩短锂离子电池的烘干时间。案能够缩短锂离子电池的烘干时间。案能够缩短锂离子电池的烘干时间。


技术研发人员：马卫 江长清 卜海鸿 张天赐
受保护的技术使用者：威睿电动汽车技术（宁波）有限公司 浙江吉利控股集团有限公司
技术研发日：2023.06.26
技术公布日：2023/8/28